(57)【要約】【課題】  ラミネートフィルム外装体に収納された薄型電気化学セルにおいて、リード導出部における電解液の漏液やリード切れを防止できる構造とする。【解決手段】  リード導出部の片面または両面を凸形状に封止した。また、凸形状の側面は、斜面または湾曲面である台形状とし、さらに、凸形状に対応した凹形状を有するヒートプレートで熱融着することにより、凸形状を形成した。また、凸形状封止部の厚みＴ、リード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１、リード厚みＴ２、熱融着テープのベース樹脂層厚みＴ３、熱融着テープの熱融着前の熱融着樹脂層厚みＴ４との関係を（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋１．５×Ｔ４）＞Ｔ＞（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋０．５×Ｔ４）とし、外装体あるいは熱融着テープの熱融着後の熱融着樹脂層厚みを熱融着前の厚みに対して２５％〜７５％の範囲とした。また、リード幅Ｗ１、凸形状幅Ｗ２、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３との関係をＷ３＞Ｗ２＞Ｗ１とし、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３を凸形状幅Ｗ２より１ｍｍ以上大きくした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と樹脂層の積層構造を有する外装体に発電要素を収納し、前記発電要素に接続されたリードが前記外装体のリード導出部から外装体外に導出され、熱融着テープを用いて前記リード導出部が封止されている薄型電気化学セルであって、前記リード導出部の片面または両面が凸形状に封止されていることを特徴とする薄型電気化学セル。
【請求項２】
前記リード導出部が、凸形状の側面を斜面または湾曲面とした台形状であることを特徴とする請求項１記載の薄型電気化学セル。
【請求項３】
前記リード導出部が、凹形状を有するヒートプレートを使用して熱融着されていることを特徴とする請求項１または２記載の薄型電気化学セル。
【請求項４】
前記リード導出部の厚みＴ、リード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１、リード厚みＴ２、熱融着テープのベース樹脂層厚みＴ３、熱融着テープの熱融着前の熱融着樹脂層厚みＴ４との関係が、（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋１．５×Ｔ４）＞Ｔ＞（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋０．５×Ｔ４）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の薄型電気化学セル。
【請求項５】
前記外装体及び前記熱融着テープの熱融着後の熱融着樹脂層厚みが、熱融着前の厚みに対して、２５％〜７５％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の薄型電気化学セル。
【請求項６】
前記リード導出部において、リード幅Ｗ１、凸形状幅Ｗ２、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３との関係が、Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の薄型電気化学セル。
【請求項７】
前記リード導出部において、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３が、凸形状幅Ｗ２より１ｍｍ以上大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の薄型電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルムを外装体として使用した薄型の電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄型電気化学セルは、アルミニウム箔などの金属層と熱融着性の樹脂層を積層したラミネートフィルムを外装体として使用し、その中に発電要素を収納していた。発電要素に接続されたリードは、外装体外に導出しなければならず、リード導出部の密閉性が悪い場合、その部分から内部に酸素や水分が浸入したり、電解液が漏液するなど、電気化学セルの性能を低下させる原因となった。そのため、リードと外装体内面との間に、熱融着性の変性樹脂層を介在させて熱融着することが知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、熱融着テープの幅をリードよりも２ｍｍ以上長くすることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８９６９８号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】特開２００２−３１３６７７号公報（第３頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする問題点は、薄型電気化学セルにおいて、熱融着テープを使用して封止しても、電解液の漏液またはリード切れが発生するということにある。すなわち、熱融着テープを使用する際、密着性を向上させるために、ヒートシール温度や圧力を上げる場合が多いが、上げ過ぎると熱融着テープの伸びにより、リード切れが発生し易くなる。逆に、リード切れを防止しようとすれば、ヒートシール温度や圧力を下げる必要があり、密着性が低下してしまい、漏液の発生の原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、薄型電気化学セルのリード導出部の片面または両面を凸形状に封止することにより、上記課題を解決する。
また、本発明の薄型電気化学セルの凸形状封止部は、側面が斜面または湾曲面である台形状とした。
【０００５】
凸形状に対応した凹形状を有するヒートプレートで熱融着することにより、薄型電気化学セルの凸形状を形成した。
【０００６】
薄型電気化学セルのリード導出部の厚みＴ、リード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１、リード厚みＴ２、熱融着テープのベース樹脂層厚みＴ３、熱融着テープの熱融着前の熱融着樹脂層厚みＴ４との関係を（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋１．５×Ｔ４）＞Ｔ＞（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋０．５×Ｔ４）とした。
【０００７】
薄型電気化学セルの外装体あるいは熱融着テープの熱融着後の熱融着樹脂層厚みを、熱融着前の厚みの２５％〜７５％とした。
【０００８】
薄型電気化学セルにおいて、リード幅Ｗ１、凸形状幅Ｗ２、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３との関係をＷ３＞Ｗ２＞Ｗ１とし、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３を凸形状幅Ｗ２より１ｍｍ以上大きくした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、薄型電気化学セルのリード導出部の形状、寸法などを最適化することにより、電解液の漏液とリード切れを同時に防止できるようになり、封止性が向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における薄型電気化学セルは、金属層と熱融着樹脂層を含む樹脂層を積層させたラミネートフィルを外装体に用い、外装体内部に発電要素を収納し、発電要素に接続されたリードを外装体外に導出して封止したものである。したがって、発電要素の種類、構成は限定されず、一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタなどに適用できる。
【００１１】
本発明における電気化学セルは、図１に示すように、リード１の上下を熱融着テープ２で挟み、さらにその上下を外装体３で挟んで積層した後、凹形状に加工したヒートプレート４でヒートシールし、リード導出部７を凸形状に封止した。ここで、熱融着テープ２は、ヒートシール温度では溶融しないベース樹脂層とその両面に積層された熱融着樹脂層からなり、少なくともリード１に熱融着される面は、金属との接着性が良い熱融着樹脂であり、酸変性ポリプロピレンなどが使用される。なお、熱融着テープ２は、リード１の両面に予め熱融着させておいた方が、取扱いが容易となり好ましい。
また、リード導出部７の凸形状は、その形状に対応した凹形状を有するヒートプレートで押圧して形成することが望ましい。平坦なヒートプレートで複数回押圧して凸形状を形成することも可能であるが、作業が煩雑で量産には向かない。
【００１２】
リード導出部７を凸形状に封止した場合と平面状に封止した場合を比較すると、平面状に封止した場合は、封止性が悪く漏液が発生したり、リード切れが発生し易くなる。すなわち、全体を平面状に封止した場合、リード導出部の封止を優先して最適に行うと、リード導出部以外の部分はリード１や熱融着テープ２の厚み分だけ薄くなるため、ヒートプレートの温度あるいは圧力が十分に伝わらなくなる。そのため、リード１の側面と熱融着テープ２の合わせ目５や熱融着テープ２の先端とラミネートフィルム外装体３の合わせ目６に隙間が生じ、漏液などが発生し易くなる。
【００１３】
逆に、リード導出部以外の部分の封止を最適に行うと、リード導出部はリード１や熱融着テープ２の厚み分だけ厚くなるため、過剰な圧力が加わり、リード切れが発生し易くなる。
【００１４】
これに対して、リード導出部７を凸形状に封止した場合、リード１や熱融着テープ２の厚み増加分が凸形状によって吸収されるため、リード導出部以外の部分を含めて全体をほぼ均等に熱融着できる。したがって、全体に封止性は良好となり、漏液やリード切れの発生を防止できる。なお、リード導出部を片面だけ凸形状に封止しても効果は得られるが、両面とも凸形状にすればなお良い。
【００１５】
また、リード導出部７は、凸形状の側面を斜面または湾曲面とした台形状とすればなお良い。これは、リード１の側面と熱溶着テープ２との密着性を向上させるためである。すなわち、凸形状の側面を斜面または湾曲面とすることにより、斜め方向からの圧力が加わり、熱融着樹脂層が融解した熱溶着テープ２がリード１の側面に押し付けられて密着し、リード側面と熱融着テープの合わせ目５に隙間が生じ難くなる。
【００１６】
また、リード導出部の厚みＴは、リード導出部以外の外装体封止部厚みをＴ１、リード１の厚みをＴ２、熱融着テープ２のベース樹脂層厚みをＴ３、熱融着テープ２の熱融着前の熱融着樹脂層厚みをＴ４とした場合、（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋１．５×Ｔ４）＞Ｔ＞（Ｔ１＋Ｔ２＋２×Ｔ３＋０．５×Ｔ４）の範囲内に入ることが望ましい。リード導出部の厚みＴが、この範囲以上に厚くすると、各部材間の密着性が低下して隙間が生じ易くなり、電解液の漏液などの原因となる。また、この範囲以下に薄くすると、リード切れが発生し易くなる。これは、熱融着テープ２の熱融着樹脂層の熱融着後の厚みＴ４が、熱融着前の厚みの２５％〜７５％になることに相当する。したがって、リード導出部以外の外装体封止部についても、外装体の熱融着樹脂層の熱融着後の厚みを、熱融着前の厚みの２５％〜７５％とすることが好ましく、この範囲内であれば、外装体同士の密着性が良く、封止性は良好となる。なお、熱融着テープ２は、ベース樹脂層が無く、全て熱融着樹脂層であっても良い。
【００１７】
また、リード導出部は、リード幅をＷ１、凸形状幅をＷ２、融着前の熱融着テープ幅をＷ３とした場合、Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１であることが望ましい。ここで、Ｗ２＞Ｗ１としたのは、リードを凸形状の内側に配置することによって、必要以上の圧力が加わらないようにし、リード切れを防止するためである。また、Ｗ３＞Ｗ２としたのは、凸形状を融着前の熱融着テープの内側に配置することによって、熱融着テープ両端に十分な圧力を加え、溶融した樹脂が、熱融着テープと外装体の合わせ目６に流れ込んで充填されるようにするためである。これにより、合わせ目部分の封止性が向上し、漏液などが発生し難くなる。
【００１８】
さらに、融着前の熱融着テープ幅Ｗ３は、凸形状幅Ｗ２より１ｍｍ以上大きいことが望ましい。これは、製造工程において、熱融着テープ２のセット位置にバラツキが生じることを考慮したためであり、幅の差が１ｍｍ未満であると、セット位置を精密に制御しなければならず、コストアップの要因となるためである。また、幅の差が大き過ぎても効果に差はなく、熱融着テープを余計に必要としてコストアップとなるので、他の部材の寸法や位置関係を考慮して、最適な長さを決めることが望ましい。
【００１９】
以下に、本発明の実施例について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
活性炭電極が担持された金属集電体に、幅６ｍｍ（Ｗ１）、厚み４０μｍ（Ｔ２）のアルミニウム製リードを接続し、その両面に、幅８ｍｍ（Ｗ３）、厚み７０μｍ（ベース樹脂層厚み３０μｍ（Ｔ３）、熱融着前の熱融着樹脂層厚み４０μｍ（Ｔ４））の熱融着テープを温度１１０℃で熱融着させて仮止めした。この金属集電体１対を電極部分を対向させ、リード同士が重ならないように積層し、その間にセパレータを挟み、電気二重層キャパシタ素子を作製した。さらに、この電気二重層キャパシタ素子を、厚み８０μｍ（熱融着樹脂層厚み４０μｍ）のアルミラミネートフィルムを２つ折りにした間に挟み、リード導出部を幅７ｍｍ（Ｗ２）の凹形状に加工した温度１６０℃のヒートプレートで熱融着させた。次に、残りの２辺のうち、１辺を熱融着させ、電解液を注入後に、さらに残りの１辺を熱融着して封止して図２に示すような電気二重層キャパシタを得た。ここで、リード導出部は、形状の異なる３種類とし、深さ７０μｍの凹形状ヒートプレートで両面を熱融着し、図３に示すように両面を凸形状としたサンプルＡ、深さ１４０μｍの凹形状ヒートプレートで片面を熱融着し、図４に示すように片面のみを凸形状にしたサンプルＢ、深さ７０μｍの台形状ヒートプレートで両面を熱融着し、図５に示すように両面を台形状にしたサンプルＣを得た。なお、その際のリード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１は、全て１２０μｍであった。また、比較材として、図６のようにリード導出部を平面状にしたサンプルＤを得た。なお、リード導出部を平面状に封止するには、アルミラミネートフィルムを厚くしなければならず、サンプルＤに使用したアルミラミネートフィルムは、厚み１６０μｍ（熱融着樹脂層厚み８０μｍ）であり、厚みＴ１は３８０μｍであった。AからDについて１０個ずつサンプルを作製し電解液の漏液を確認したところ、サンプルＡ〜Ｃは、合わせ目５および６に熱融着テープ２の融解樹脂が流れ込んで封止されているために全く漏液が生じなかった。これに対し、サンプルＤは、合わせ目５および６にも大きな隙間が生じ、漏液が１０個すべてで漏液が発生していた。
【実施例２】
【００２１】
実施例１と同様にして、ヒートプレートの圧力のみを１．５倍とし、リード導出部が両面台形状のサンプルＥ、比較材としてリード導出部を平面状にしたサンプルＦをそれぞれ10個ずつ作製した。なお、その際のリード導出部の厚みＴは、サンプルＥが２４０μｍ、サンプルＦが３００μｍであった。その結果、サンプルＦは、熱融着時にリード切れが９個発生した。また、サンプルＥは、リード切れ、漏液発生が全く無かった。
【実施例３】
【００２２】
実施例１と同様にして、台形状ヒートプレートの深さを４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍとし、両面が台形状のサンプルをそれぞれ１０個ずつ作製した。なお、その際のリード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１は、全て１２０μｍであった。その結果、深さ５０〜９０μｍまでは問題なく封止できたが、深さ１００μｍの場合には、漏液が10個中５個発生した。また、深さ４０μｍの場合には、リード切れが１０個中４個発生した。
【実施例４】
【００２３】
実施例１と同様にして、リード導出部以外の外装体封止部厚みＴ１を９０μｍ、１００μｍ、１４０μｍ、１５０μｍにしたサンプルを作製した。その結果、厚みＴ１が１００〜１４０μｍまでは問題なく封止できたが、厚み９０μｍの場合には、リード切れが１０個中４個発生し、厚み１５０μｍの場合には、漏液が１０個中５個発生した。
【実施例５】
【００２４】
実施例１と同様にして、熱融着テープの幅Ｗ３を７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍにしたサンプルをそれぞれ１０個ずつ作製した。その結果、漏液の発生は、７ｍｍが１０個のうち５個、７．５ｍｍが１０個のうち１個生じた。８ｍｍでは、漏液は全く生じなかった。ここで、７．５ｍｍの場合に漏液が発生したのは、熱融着テープの位置ズレにより、熱融着テープの先端とラミネートフィルム外装体の合わせ目に隙間が生じた結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、電解液の漏液やリード切れなどの発生が少ない薄型電気化学セルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるリード導出部の封止模式図
【図２】本発明による薄型電気化学セル
【図３】本発明によるリード導出部断面図
【図４】本発明によるリード導出部断面図
【図５】本発明によるリード導出部断面図
【図６】従来例によるリード導出部断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  リード
２  熱融着テープ
３  ラミネートフィルム外装体
４  ヒートプレート
５  リード側面と熱融着テープの合わせ目
６  熱融着テープ先端とラミネートフィルム外装体の合わせ目
７  リード導出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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